Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tomography Đệ Nhị Độ Sâu Dọc Theo Vết Rạn Eger Sử Dụng Dữ Liệu Khúc Xạ Từ Hồ S01: Kiểm Tra Tại Lỗ Khoan Siêu KTB, Giải Thích Cấu Trúc Hỗ Trợ Bởi Dữ Liệu Từ Từ Trường, Trọng Lực và Đặc Tính Vật Lý
Tóm tắt
Dữ liệu khúc xạ từ thí nghiệm SUDETES 2003 đã được sử dụng cho mô hình chụp cắt lớp độ phân giải cao dọc theo hồ sơ S01. Hồ sơ S01 đi qua vùng Erbendorf-Vohenstrauss (ZEV) gần địa điểm KTB, sau đó theo hướng Tây Nam – Đông Bắc của rạn Eger ở phần giữa và tiếp tục về phía Đông Bắc qua vùng Elbe và các cấu trúc Sudetic cho tới Khu vực Đường Bén Ranh Châu Âu. Để có được độ phân giải tốt nhất trong hình ảnh vận tốc, chỉ có những điểm khởi đầu đầu tiên của sóng Pg với lỗi chọn tối thiểu được sử dụng. Phương pháp chụp cắt lớp có chiều sâu có thích ứng trước đó, dựa trên nguyên tắc hình ảnh của Claerbout, đã được điều chỉnh để thực hiện các phép đảo ngược tuyến tính ở chế độ lặp lại. Phương pháp DRTG (Depth-Recursive Tomography on Grid) sáng tạo này sử dụng một hệ thống khúc xạ đồng đều bao phủ đồng đều vùng bản đồ. Các lần lặp DRTG đã tạo ra một mô hình vận tốc lưới mịn với mức độ phù hợp về thời gian di chuyển RMS yêu cầu và độ gồ ghề của mô hình. Các phần dư thời gian di chuyển, được đánh giá tại các mức độ sâu riêng lẻ, đã được sử dụng để suy ra độ phân giải bên ngang thống kê của các bất thường vận tốc hình "đặc." Do đó, với mức độ tin cậy 95% và 5% bất thường, có thể xác định kích thước bên của chúng từ 15 đến 40 km ở độ sâu từ 0 đến 20 km. Phương pháp chụp cắt lớp DRTG đã thành công trong việc xác định một vùng có vận tốc thấp đáng kể (LVZ) liên quan đến đường phân chia Franconian gần địa điểm KTB. Đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa tiếp theo của mô hình tốt nhất được cập nhật trong suốt các lần lặp DRTG có xu hướng thành một mô hình tối thiểu, loại bỏ tất cả các LVZ. Các vận tốc được suy ra từ chụp lớp đệ nhị chiều sâu liên quan đến hướng ngang của sự lan truyền sóng hơn là theo chiều dọc. Điều này đã được chứng minh tại địa điểm KTB, nơi mà hành vi dị hướng rõ ràng của một tổ hợp đá biến chất nghiêng mạnh thuộc đơn vị ZEV đã được xác định trước. Cùng với độ dị hướng khoảng ~7% được quan sát cho trục đối xứng "chậm" định hướng trùng hợp trong hướng ngang Tây Nam – Đông Bắc của hồ sơ S01, mô hình vận tốc DRTG tương đối phù hợp với vận tốc ghi log tại địa điểm KTB. So sánh với bản đồ phản xạ thu được trên hồ sơ địa chấn phản xạ KTB8502 đã xác nhận tính chính xác của mô hình vận tốc DRTG ở độ sâu tối đa khoảng ~16 km. Chụp lớp DRTG đã cho phép chúng tôi theo dõi mối quan hệ giữa các đơn vị địa chất chính của Khối Bohemian như chúng được biểu hiện trong hình ảnh vận tốc sóng P thu được tới 15 km. Mặc dù liên hệ của đơn vị Saxothuringian và Đơn vị Teplá-Barrandian (TBU) là bên lề với hướng hồ sơ S01, một số vùng kiến tạo chính thì lại tương đối vuông góc với chiều hướng Variscan và khá rõ nét trong mặt cắt S01. Chúng thể hiện một gradient vận tốc yếu ở các hướng dưới nằm trong lớp vỏ giữa. Cụ thể, đã xác định mối liên hệ giữa Moldanubian và TBU bên dưới Pluton Krušné hory/Erzgebirge, mối liên hệ chôn vùi của đơn vị Lusatia và TBU trong vùng đứt gãy Elbe. Các cực đại trên đường đồng vận tốc 6.100 ms−1 trong lớp vỏ giữa đã giới hạn phức hợp Erbendorf siêu cơ bản đã biết và cũng suy ra hai khối siêu cơ bản tiếp theo bên dưới các phức hợp núi lửa Doupovské hory và České středohoří. Các vận tốc sóng P thấp ở giữa lớp vỏ được giải thích là các thể granit. Mô hình địa chất được trình bày được đề xuất tương thích với các dữ liệu trọng lực, từ trường và đặc tính vật lý có sẵn.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Aki K, Richards PG (1980) Quantitative seismology, vol II. W. H. Freeman and Company, San Francisco
Beránek B, Dudek A (1972) The results of deep seismic sounding in Czechoslovakia. Z Geophys 38:415–427
Brückl E, Bodoky T, Hegedüs E, Hrubcová P, Gosar A, Grad M, Guterch A, Hajnal Z, Keller GR, Špičák A, Sumanovac F, Thybo H, Weber F (2003) ALP 2002 seismic experiment. Stud Geophys Geod 47:671–679
Bucha V, Blížkovský M (eds) (1994) Crustal structure of the Bohemian Massif and West Carpathians. Academia, Springer Verlag, Prague, Berlin, pp 174–177
Buske S (1999) 3-D Prestack Kirchhoff migration of the ISO89-3D data set. Pure Appl Geophys 156:157–171
Cajz V, Adamovič J, Rapprich V, Valigurský L (2004) Newly identified faults inside the volcanic complex of the České středohoří Mts., Ohře/Eger Graben, North Bohemia. Acta Geodyn et Geomaterialia 1(2):213–222
Chlupáčová M, Skácelová Z, Nehybka V (2003) P-wave anizotropy of rock from the seismic area in Western Bohemia. J Geodyn 35:45–57 Elsevier Science Ltd
Claerbout JF (1971) Toward a unified theory of reflector mapping. Geophysics 36:467–481
DEKORP Research Group (1994) The deep seismic reflection profiles DEKORP 3/MVE-90, Z. Geol Wiss 22(6):623–825
Emmermann R, Lauterjung J (1997) The German deep drilling program KTB: overview and major results. J Geophy Res 102(B8):18179–18201
Fiala J, Vejnar Z (2004) The lithology, geochemistry, and metamorphic gradation of the crystalline basement of the Cheb (Eger) Tertiary Basin, Saxothuringian Unit. Bull Geosci 79(No.1):41–52
Fischer T, Horálek J (2003) Space–time distribution of earthquake swarms in the principal focal zone of the NW Bohemia/Vogtland seismoactive region: period 2001. J Geodyn 35:125–144
Geissler WH, Kind R, Kämpf H, Klinge K, Plenefisch T, Zedník J, W-BOHEMIA Working Group (2002) Local Moho updoming beneath the western Eger Rift, Central Europe—results from teleseismic receiver function. Geophys Res Abstr 4 EGS-A-02297
Grad M, Špičák A, Keller GR, Guterch A, Brož M, Brückl E, Hegedüs E (2003) SUDETES 2003 seismic experiment. Stud Geophys Geod 47:681–689
Grad M, Guterch A, Mazur S, Keller GR, Špičák A, Hrubcová P, Geissler WH (2008) Lithospheric structure of the Bohemian Massif and adjacent Variscan belt in central Europe based on profile S01 from the SUDETES 2003 experiment. J Geophys Res 113:B10304. doi:10.1029/2007JB005497
Guterch A, Grad M, Špičák A, Brückl E, Hegedüs E, Keller GR, Thybo H (2003) An overview of recent seismic refraction experiments in central Europe. Stud Geophys Geod 47:651–657
Harjes HP, Bram K, Dürbaum H, Gebrande H, Hirschmann G, Janik M, Thomas R, Tormann J, Wenzel F (1997) Origin and nature of crustal reflections: results from the integrated seismic measurements at the KTB super-deep drilling site. J Geophys Res 102(B8):18267–18288
Heuer B, Geissler WH, Kind R, Kämpf H (2006) Seismic evidence for asthenospheric updoming beneath the western Bohemian Massif, central Europe. Geophys Res Lett 33:L05311. doi:10.1029/2005GL025158
Heuer B, Kämpf H, Kind R, Geissler WH (2007) Seismic evidence for whole litho-sphere separation between Saxothuringian and Moldanubian tectonic units in central Europe. Geophys Res Lett 34:L09304. doi:10.1029/2006GL029188
Hirschmann G (1996) KTB—the structure of a Variscan terrane boundary: seismic investigation-drilling-models. Tectonophysics 264:327–339
Hobro JWD (1999) Three-dimensional tomographic inversion of combined reflection and refraction seismic travel-time data. PhD Thesis, Department of Earth Sciences, University of Cambridge
Hofmann Y, Jahr T, Jentzsch G (2003) Three-dimensional gravimetric modeling to detect the deep structure of the region Vogtland/NW-Bohemia. J Geodyn 35:209–220
Hole JA (1992) Non-linear high-resolution three-dimensional seismic travel-time tomography. J Geophys Res 97:6553–6562
Hrubcová P, Środa P, Špičák A, Guterch A, Grad M, Keller GR, Brueckl E, Thybo H (2005) Crustal, uppermost mantle structure of the Bohemian Massif based on CELEBRATION 2000. J Geophys Res 110:B11305
Jones KA, Warner MR, Morgan RPLI, Morgan JV, Barton PJ, Price CE (1996) Coincident normal-incidence and wide-angle reflections from the Moho: evidence for crustal seismic anisotropy. Tectonophysics 264:205–217
Kopecký L (1978) Neoidic taphrogenic evolution and young alkaline volcanism of the Bohemian Massif. Sborgeol Věd Geol 31:91–107
Lüschen E, Bram K, Söllner W, Sobolev S (1996) Nature of seismic reflections and velocities from VSP-experiments and borehole measurements at the KTB deep drilling site in southeast Germany. Tectonophysics 264:309–326
Majdanski M, Grad M, Guterch A, SUDETES 2003 Working Group (2006) 2-D seismic tomographic and ray tracing modeling of the crustal structure across the Sudetes Mountains basing on SUDETES 2003 experiment data. Tectonophysics 413:249–269
Majdanski M, Kozlovskaya E, Grad M, SUDETES 2003 Working Group (2007) 3D structure of the Earth’s crust beneath the northern part of the Bohemian Massif. Tectonophysics 437:17–36
Málek J, Jánský J, Novotný O, Rössler D (2004) Vertically inhomogeneous models of the upper crustal structure in the West-Bohemian seismoactive region inferred from the Celebration 2000 refraction data. Stud Geophys Geod 48:709–730
Mayerová M, Novotný M, Fejfar M (1994) Deep seismic sounding in Czechoslovakia. In: Bucha V, Bližkovský M (eds) Crustal Structure of the Bohemian Massif and West Carpathians. Academia, Prague
Mlčoch B (2003) Character of the contact between the Saxothuringian and Teplá-Barrandian Unit. Geolines 16, A-75-1, ISSN 1210-9603
Mrlina J, Cajz V (2006) Subsurface structure of the volcanic centre of the České středohoří Mts, North Bohemia, determined by geophysical surveys. Stud Geophys Geod 50(1):75–88
Neunhöfer H, Meier T (2004) Seismicity in the Vogtland/Western Bohemia earthquake region between 1962 and 1998. Stud Geophys Geod 48:539–562
Novotný M (1981) Two methods of solving the linearized 2D inverse seismic kinematic problems. J Geophys 50:7–15
Novotný M (2007) High resolution refraction tomography, abstract book, IUGG, Perugia, July 2–13, 2007
Novotný M, Brož M, Hrubcová P, Karousová O, Špičák A, Švancara J, ALP Working Group and SUDETES Working Group (2004) SLICE—Seismic Lithospheric Investigation of Central Europe (in Czech). Technical report, Czech Geological Survey—Geofond
Novotný M, Špičák A (2005) Recursive refraction tomography of the Bohemian Massif—evaluating macroanisotropy at the KTB site. Abstract book, IASPEI, Chile, October 2–8, 2005
Novotný O, Grad M, Grad M, Lund CE, Urban L (1997) Verification of the lithospheric structure along profile Uppsala–Prague using surface wave dispersion. Stud Geophys Geod 41:15–28
Okaya D, Rabbel W, Beilecke T, Hasenclever J (2004) P wave material anisotropy of a tectono-metamorphic terrane: an active source seismic experiment at the KTB super-deep drill hole, southeast Germany. Geophys Res Lett 31:L24620. doi:101029/2004GL020855
Rabbel W, Beilecke T, Bohlen T, Fischer D, Frank A, Hasenclever J, Borm G, Kück J, Bram K, Druivenga G, Lüschen E, Gebrande H, Pujol J, Smithson S (2004) Superdeep vertical seismic profiling at the KTB deep drill hole (Germany): seismic close-up view of a major thrust zone down to 85 km depth. J Geophys Res 109:B09309
Rapprich V, Holub FV (2008) Geochemical variations within the upper Oligocene–lower Miocene lava succession of Úhošť Hill (NE margin of Doupovské hory Mts, Czech Republic). Geol Q 52(3):253–268
Růžek B, Hrubcová P, Novotný M, Špičák A, Karousová O (2007) Inversion of travel times obtained during active seismic refraction experiments CELEBRATION 2000, ALP 2002 and SUDETES 2003. Stud Geophys Geod 51:141–164
Šalanský K (1995) Magnetic map of the Czech Republic 1:500 000. Czech Geological Survey, Prague
Sedlák J, Gnojek I, Zabadal S, Farbisz J, Cwojdzinski S, Scheibe R (2007) Geological interpretation of a gravity low in the central part of the Lugian unit. J Geosci 52:181–198
Štemprok M, Seifert T, Holub FV, Chlupáčová M, Dolejš D, Novák JK, Pivec E, Lang M (2008) Petrology and geochemistry of Variscan dykes from the Jáchymov (Joachimsthal) ore district, Czech Republic. J Geosci 53:65–104
Švancara J, Chlupáčová M (1997) Density model of geological structure along the profile 9HR. In: Vrána S, Štědrá V (eds) Geological model of western Bohemia related to the KTB borehole in Germany. J Geol Sci 47:32–36, Prague
Švancara J, Gnojek I, Hubatka F, Dědáček K (2000) Geophysical field pattern in the West Bohemian geodynamic active area. Stud Geophys Geod 44:307–326
Tomek Č, Dvořáková V, Vrána S (1997) Geological interpretation of the 9HR and 503 M seismic profiles in western Bohemia. J Geol Sci 47:43–51 Prague
Ulrych J, Cajz V, Adamovič J (eds) (1998) Magmatism and roft basin evolution Excursion guide Abstracts Czech Geological Survey, Prague, 98 pp
Vrána S, Cháb J, Štědrá V (1997) Main results of the project, In: Vrána S, Štědrá V (eds) Geological model of Western Bohemia related to the KTB borehole in Germany. J Geol Sci 47:15–23, Prague
Wilde-Piórko M, Saul J, Grad M (2005) Differences in the crustal and uppermost mantle structures of the Bohemian Massif from teleseismic receiver functions. Stud Geophys Geod 49:85–107
Zelt CA (1994) Software package ZPLOT. Bullard Laboratories, University of Cambridge, Cambridge
Zelt CA (1999) Modelling strategies and model assessment for wide-angle seismic travel time data. GJI 139:183–204
Ziegler PA (1994) Cenozoic rift system of Western and Central Europe: an overview. Geol Mijnbouw 73:7–59
Zulauf G, Bues C, Dörr W, Vejnar Z (2002) 10 km Minimum throw along the West Bohemian shear zone: evidence for dramatic crustal thickening and high topography in the Bohemian Massif (European Variscides). Int J Earth Sci (Geol Rundsch) 91:850–864